13.0 Lipo und Ladetechnik

Zum Lipo Akku benötigen wir ein passendes – oder nicht weniger als das Beste Ladegerät. Lipo-Akkus sind zudem nicht ganz ungefährliche Zeitgenossen, die besonderer Pflege bedürfen. Darauf gehen wir in diesem Artikel ein. Über den Aufbau von Lipos haben wir ja im Kapitel 8.0 „Berechnung des Stromkreislaufes“ und im Kapitel  10.0 „Antriebs Kalkulation mit eCalc“ schon ne Menge Worte verloren.

Auswahl der Lipos

Welche Lipos wir genau nehmen entscheiden wir nach Messen der tatsächlich auftretenden Ströme.  Folgende Arten von Akkus gibt es:

  • LiLo Akkus – Lithium-Ionen Akkus (flüssiges Elektrolyt)
  • LiPo Akkus – Lithium-Polymer Akkus (Folie auf Polymerbasis)
  • LiFePo Akkus – Lithium-Eisenphosphat-Akku

Ein Liste möglicher LiPo-Akkus:

Verwendete Akkus – siehe auch Schaltplan:

  • Leistungsteil: 2 x 6s – SLS APL 7000mAh 25C+/40C – 2 x 886 g = 1.77 kg
  • Primäre Bordelektronik: Graupner 2s, 7.4V, 3000mAh – 123 g
  • Sekundäre Bordelektronik: Graupner 2s, 7.4V, 3000mAh – 123 g

Parameter Lipo Leistungsteil – SLS APL 7000mAh 6s1p 25C+/40C:

  • Spannung: 22,2V
  • Ausführung: 6S1P
  • Kapazität: 7000mAh
  • Dauerentladestrom: max. 25C (175,0A)
  • Kurzzeitiger Entladestrom: max. 40C (280,0A)
  • Ladestrom: max. 4C (28,0A)

<wird fortgesetzt>

Auswahl des Ladegerätes

Ladegeräte benötigen meist ein separates leistungsfähiges Netzteil das zusätzlich angeschafft werden muss. Als Quelle kann auch eine leistungsfähige Batterie benutzt werden, zB. in Form einer Autobatterie. Damit ist man von Steckdosen unabhängig und kann sein Fluggerät auch unterwegs aufladen. Die Anzahl der Aufladungen hängt dann natürlich von der Kapazität der Quelle ab. Dann gibt es Doppelladegeräte. Das scheint mir sinnvoll wenn das Fluggerät mit zwei Lipos betrieben wird. So könnten wir den Copter in einem Durchgang betanken. Das stellt natürlich noch höhere Anforderungen an das Netzteil. Mal sehen…  Was ist bei einem Ladegerät sonst noch wichtig? … Folgende Anforderungen stehen im Raum:

  • Akkukonfiguration: 6s2p, also 12 Zellen.
  • Akku – Kapazität: 5000mAh bis zu 10.000 mAh.
  • Akku – Laderate (C) – wie schnell soll er geladen werden: > 2C.
  • Ladedauer – In wie viel Minuten  soll der Akku voll sein: egal.
  • Ladekonfiguration – Zellen in einem Stück laden, oder Pack zerlegen: am Stück laden.
  • Stromversorgung (230 Volt Steckdose/Generator, 12V / 24V / 48V Batterien): Steckdose
  • Einsatzgebiet – zu Hause / unterwegs: zu Hause.
  • Ladevorgänge – Wie oft soll unterwegs nachgeladen werden können: nicht relevant da zu Hause
  • Unterstützte Akkutypen – LiPo (LiIo, LiFePo): primär LiPo
  • Maximale Kosten für das Ladegerät: unter 500 Euro für Lader,  Netzteil / Akku.

Diese Ladegeräte sind zwar gut, erfüllen aber unsere Anforderungen nicht:

  • Graupner Ultramat 18, Ultra Duo Plus 80 ??
  • Graupner Ultra Duo Plus 45Li,Pb,Ni Ladegerät
  • Graupner S2001
  • Polaron EX Combo Ladegerät

Wir benötigen ein Ladegerät das 6s laden kann, wobei noch zu prüfen wäre ob die gesamten 12 Zellen oder 2×6 Zellen geladen werden. Das Ladegerät müsste mindestens 6s = 6*3,7 Volt = 22,2 Volt, also schon bis zu 24 Volt Versorgungsspannung zur Verfügung stellen:

Wir haben uns für den Robbe Power Peak Lader entschieden…. und kurze Zeit später vermeldet Robbe das sie pleite sind. 🙁

Firmware Update für Power Peak Twin EQ-BID 1000 Watt

Bei uns war noch die Firmware 1.02 drauf, so das wir zunächst das Firmwareupdate 1.04 eingespielt haben. Wenn man der beiliegenden Anleitung folgt kommt man gut klar, wichtig ist die Reihenfolge:

  • Lagegerät mit dem USB-Port verbinden – aber ausgeschaltet lassen.
  • Das Firmwareupdate-Utility starten, Port angeben und das Bin-File.
  • „Program“ anklicken um die Programmierung zu starten.
  • Das Utility sucht jetzt eine Zeitlang nach dem Ladegerät… Es sollte also jetzt zügig eingeschaltet werden.
  • Das Utility findet das Ladegerät und installiert das Firmware-Update.

Auswahl des Netzteils

Das passende Netzteil sollte 24 Volt zur Verfügung stellen, und um die 1000 Watt, die das Ladegerät maximal verarbeiten kann abrufen zu können  mindestens 40 Ampere liefern:

P = U* I => I = P / U = 1000W / 24 Volt = 41,67 A

  • Robbe Schaltnetzteil SPS 40A – geht nur bis 15 Volt. –
  • Manson HCS3400 – 1-15V, 0-40A. Hier kann man Spannung und Strom einstellen. – 169 Euro
  • Manson SPS 9602 – 900W, 1-30V, 30 A. – 299 Euro
  • Netzteil ePowerBox 50A Multiplex/HiTEC # 114125 –
  • Schaltnetzteil 12-24V 55A/1200W (Chargery S 1200, V1.2) –
  • MeanWell 93-807-00228, 24V, 960W 40A. – 259 Euro
  • Chargery S1200 Power Supply 12 – 24 Volt, 55A, 1200W. – 245 Euro
  • Netzteil eFUEL 1200 Watt, 15-24 Volt, 60A. – 259 Euro
  • Netzteil Robbe 1200 Watt, 14-29Volt, 50A. – 239 Euro
  • Alte Server Netzteile, zB. das IBM xSeries 345, oder ARTESYN 7000758 – 0000 REV A (12V, 42A, 514W). Gibts auch günstig bei eBay für ca. 50 Euro, die bringen aber die erforderliche Leistung nicht so ganz.

Eigenschaften von Ladegeräten

Ladegerät und Netzteil

Ladegerät und Netzteil

Balancer  gleichen beim Ladevorgang Spannungsunterschiede zwischen einzelnen Akkuzellen aus.  Erreicht eine Zelle die Ladeschlussspannung wird der der Ladestrom für diese Zelle gestoppt und die anderen Zellen weiter aufgeladen. Der Ladevorgang wird so lange fortgesetzt bis alle Zellen aufgeladen sind. Balancer sind entweder in das Ladegerät integriert oder separat erhältlich.

Ein Equalizer macht im Grunde das selbe, aber während ein Balancer  die Ladeschlussspannung begrenzt, stellt ein Equalizer am Anfang des Ladevorgangs für alle Zellen einen gleichen Spannungspegel her.

LiPos laden

Der Lipo Akku wird über die mitgelieferten Adapter an den Balancer angeschlossen. Zusätzlich wird er über den XT90 Hauptstromstecker mit den Bananenstecker-Ladebuchsen des Laders verbunden. Dieses Adapterkabel ist nicht im Lieferumfang und muss selbst gebaut werden. Für Akkus mit anderen Steckersystemen müssen entsprechend auch die Ladekabel selbst konfektioniert – oder (recht teuer) gekauft – werden:

  • Bananenstecker auf XT90 Buchse, Kabel:…
  • Bananenstecker auf JR-Buchse (System Graupner)

Einige Sicherheitshinweise:

  • Feuerlöscher, oder einen Eimer mit Quartz-Sand bereitstellen.
  • Niemals beschädigte oder geblähte LiPos laden.
  • LiPo auf einer feuerfesten Unterlage ablegen.
  • Keine brennbaren Sachen in der Nähe?
  • Das richtige Ladeprogramm benutzen.
  • Immer in der Nähe sein. Niemals unbeaufsichtigt LiPos laden!

Lagerung & Transport

Wer Lipos in größeren Mengen durch die Gegend bewegt transportiert Gefahrenstoffe! –  Am besten lagert oder transportiert man LiPo-Akkus in einer LiPo-Tasche, oder in einem feuerfesten LiPo-Tresor bzw. LiPo-Koffer. Bei Koffern sind mir folgende Produkte bekannt:

  • Robbe Lipo Tresor (ca. 50 Euro)
  • Koffer von Modellbau Borchert (ca. 70 Euro)
  • Graupner Lipo Sicherheitskoffer (ca. 200 Euro)
  • Lipo Tasche, zB. bei Amazon

Es geistert noch eine improvisierte Lösung mit feuerhemmenden Dokumentenkoffern durch das Netz. Da sehe ich aber das Problem das so ein Dokumentenkoffer Feuer von den darin enthaltenen Dokumenten fernhaften soll, während wir ja das Feuer bzw. die Energie  im Koffer möglichst lang „einschließen“ / hemmen wollen. Wer mal gesehen hat wie Lipos hochgehen können weis das dabei große Energien entstehen die sich ihren Weg bahnen. Wie ein Lipo-Akku abbrennt und wie ein LiPo-Tresor wirkt gibt es hier zu sehen. Auch Munitionskisten werden gern zur Lagerung verwendet, aber auch da sehe ich den Schutz nicht wirklich.

Betrieb

Im Betrieb verwenden wir Lipo Warner. Geflogen wird nur mit frisch geladenen Akkus.

Es gibt Lipowarner mir akkustischem Signal und Lipowarner mit optischem Signal wie zB. den Lipoblitzer LipoMon-V2 eine Lipo-Ueberwachung und Scale-Blitzer mit Power-LED (Infos).

Pflege

Akkus sollten nie soweit entladen werden das die Entladeschlussspannung von 3V pro Zelle (für LiPos) erreicht bzw. unterschritten wird, denn dann laufen im Inneren des Akkus chemische Prozesse ab die ihn zerstören. Lipos entladen sich bei Lagerung nicht so schnell und halten ihre Spannung sehr gut, aber bei langer Lagerung sollte die Zellenspannung ab und an trotzdem mal kontrolliert werden.

  • Akkus sorgfältig, nur im vorgesehenen Rahmen – also mit dem korrekten Ladeprogramm – laden.
  • Akkus nach Benutzung erst abkühlen lassen.
  • Akkus zum Lagern aus dem Fluggerät ausbauen.
  • Akkus vor dem Lagern laden.
  • Ab und zu mal die Spannung checken.
  • Frost, Kälte und Feuchtigkeit mögen Akkus nicht.
  • Beschädigte Kabel sollten repariert bzw. getauscht werden.

Weiterführende Links

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